材料力学课程设计HZ140TR2后置旅游车底盘车架的静力分析及强度、刚度计算.pdf

材料力学课程设计材料力学课程设计题目：题目：HZ140TR2HZ140TR2 后置旅游车底盘车架的静力分后置旅游车底盘车架的静力分析及强度、刚度计算析及强度、刚度计算一、一、课程设计的目的课程设计的目的本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的基本理论和计算方法， 独立地计算工程中的典型零部件， 以达到综合运用材料力学知识解决工程实际问题的目的 同时， 可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体，既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题、解决问题的能力；既是对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）的综合运用，又为后续课程（机械设计、专业课等）的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力有所提高具体有以下六项：1.使所学的材料力学知识系统化、完整化2.在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程事件中的问题3.由于选题力求结合专业实际， 因而课程设计可以把材料力学知识与专业需要结合起来4.综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等）,使相关学科的知识有机地联系起来。

5.初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法6.为后续课程的教学打下基础二、二、 课程设计的任务和要求课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论论据并导出计算方式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成世界计算说明书三、三、 设计题目设计题目HZ140TR2HZ140TR2 后置旅游车底盘车架的静力分析及强度、刚度计算后置旅游车底盘车架的静力分析及强度、刚度计算HZ140TR2 后置旅游车底盘车架简化后如下图所示满载时， 前部受重力FA作用， 后部受到重力FB作用， 乘客区均布载荷为 q （含部分车身重） ，梁为变截面梁 计算过程重忽略圆角的影响， 并把梁抽象为等厚度闭口薄壁矩形截面的阶梯梁材料的弹性模量 E、许用应力 及有关数据由下面数表给出l1/ m1.1l2/ m 1.6l3/ m3.1l4/ m1.6t /m0.005l5/ m 2.1h1/ m 0.1b1/ m 0.06 /MPa160h2/m 0.12b2/m0.08h3/m0.11b3/m0.07E/GPa210FA/N26801.计算前簧固定端 C 处，前簧滑板 D 处、后簧固定端 F 处、后簧滑板 G 处的支反力。

2.画出车架的内力图3.画出各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线4.用能量法求出车架最大挠度fmax的值及所发生的截面，画出车架挠曲线的大致形状5.若壁厚 t 不变，取 h/b=1.5，按等截面梁重新设计车架截面尺寸1.1.计算前簧固定端计算前簧固定端 C C 处，前簧滑板处，前簧滑板 D D 处、后簧固定端处、后簧固定端 F F 处、后处、后簧滑板簧滑板 G G 处的支反力处的支反力选取第 22 组数据q 15.3N / mm，FB 4300N解：由题得，此连续梁为三次静不定结构，但由于水平方向外力为0，所以此机构可认为是二次静不定结构 由查资料可以知道这样此结构梁就满足多跨梁及三弯矩方程的条件 作出图形M0 Fa l1 2680 1.1 2948kN mM3 FB l5 4300 2.1 9030kN m根据三弯矩方程Mn 1ln 2 Mnln ln 1 Mn 1ln 1 6(对跨度l2和l3写出三弯矩方程为：wnanwbn 1n 1)lnln 1M0l12 M1( l1 l2) M2l2 6(对跨度l3和l4写出三弯矩方程为：ww2b21a1)l1l2M1l2 2 M2( l2 l3) M3l3 6(w3b3w2a2)l2l3以中间的两个支座的约束反力矩为多余约束， 取静定基的每个跨度皆为简支梁。

这些简支梁在原来的外载荷作用下的弯矩图如下图所示由上图可知，各个部分形心位置a1ll2l, a2 b23, b34222由此可得，2113ql2 l2ql238122113w2ql3 l3ql338122113w3ql4 l4ql43812w1带入三弯矩方程求解出M1和M2的值k6 N mM110759.79kN mM29 2 1 3. 4解得M1和M2后，可以将梁堪称三个静定梁由最左边的图得M0 M11ql12 Fd1l1 02Fc Fa ql1 Fd1 l1可以求出Fd117084.38NFc1 0 5 8 6.N 8 4同理可得Fd230156.54NF fN121 7 7 9 6. 8Ff112754.48NF g1 6 3 8 4. 6 N8最后Fd Fd1 Fd2 47240.92NFf Ff1 Ff2 30551.29N综上所述：N5F f 2 9 9 3 0. 2 N4F g1 6 1 5 2. 0 N5Fc10586.84NF d 4 6 7 9 3. 12.2.画出车架的内力图画出车架的内力图（1）剪力图单位（N）（2）弯矩图：单位（N.m）3.3.画出各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线画出各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线弯曲正应力Mmax yIz其 中Iz11.9625106m4Iz23.755833106m4Iz3 2.76417106m4所以各截面上弯曲正应力最大值沿轴线方向的变化曲线如下图4 4，用能量法求出车架最大挠度用能量法求出车架最大挠度fmax的值及所发生的截面，的值及所发生的截面，画出车画出车架挠曲线的大致形状架挠曲线的大致形状求出车架上特殊点的挠度， 其中最大的就是车架最大挠度所在截面， 由经验可以知道特殊点为A点、B点和DF中点，运用叠加法求其挠度（1）求 A 点挠度只有Fa单独作用时A点挠度l1l 1l1l11 12l112fA1MfAmaxMFamaxMfAmaxMFamaxl2l1EIz12l1l23 l1l2EIl ll lz212122l2l 2111l2123MfAmaxMFamaxl1MfAmaxMFamaxEIz22 l1l2l1l223Fb单独作用时A点挠度fA2Fc单独作用时A点挠度1 11xl MM3f Am a xF b m aE Iz223fA32l2l 111123 MfA maxl3 Nc l2MfAmaxl2 Nc l2EIz22l1 l223Fg单独作用时A点挠度fA4 1EIz211l Ng l M34fAmax32CD部分均布荷载单独作用时A点挠度3l2l 111124MfA5Ml l MMqCDmax 2fAmax3fAmaxqCDmaxEIz23l1l223DF部分均布荷载单独作用时A点挠度fA6 1EIz212Ml MqDFmax 3fAmax23FG部分均布荷载单独作用时A点挠度fA71EIz211l MM3fAmaxqFGmax23综上所述：fA fA1 fA2 fA3+fA4 fA5 fA6 fA7 5.3mm（2）求DF中点挠度，令DF中点为O点同理可得：fO19.06 mm（3）求B点挠度同理可得：fB57.4mm由以上计算，可以得到车架在B 端得挠度最大fmax57.4mm因为要做出车架挠曲线的大致形状则要求出CD和FG中点的挠度值（4） 求CD和FG中点的挠度值同理可得：fCD0.794mmfFG1.90 mm所以车架挠曲线如下图所示5. 5.若壁厚若壁厚 t t 不变，不变， 取取 h/b=1.5h/b=1.5， 按等截面梁重新设计车架截面尺寸按等截面梁重新设计车架截面尺寸弯曲正应力的强度条件max弯矩图是MmaxWz由弯矩图可知，最大弯矩发生在DF 段距 D 点1.96m处的截面MZ max18634.72N mMmaxWz Iz(bh3(b2t)(h2t)3)/12bh2(b2t)(h2t)3WzYh/ 266hh/b 1.5由 mathematica 软件求得h 0.17m,b 0.11m四、四、 设计体会设计体会通过这次材料力学课程设计，我加深了对材料力学知识以及CAD 画图的运用和 C 语言程序、mathematica 软件的应用，将这些知识结合起来运用到工程中的实例问题，达到了理论联系实际的目的。

以后我还要继续在这方面努力学习五、五、 求解程序求解程序mathematica 软件求解程序求解M1和M2以及支座反力的 C 语言程序。